大脑中的发射神经纤维按需提供能量

发布时间：2024-02-01 16:11:15 栏目：精选知识

导读 大脑功能取决于电信号沿着轴突的快速移动，轴突是连接数十亿脑细胞的神经细胞的长延伸。神经纤维被称为髓磷脂的脂肪层绝缘，髓磷脂是由称为

大脑功能取决于电信号沿着轴突的快速移动，轴突是连接数十亿脑细胞的神经细胞的长延伸。神经纤维被称为髓磷脂的脂肪层绝缘，髓磷脂是由称为少突胶质细胞的特殊细胞产生的。这些细胞包裹并隔离神经纤维，确保快速有效地传输对大脑功能至关重要的信号。



少突胶质细胞感知并响应电信号

现在，苏黎世大学 (UZH) 药理学和毒理学研究所的 Aiman Saab 领导的神经科学家团队发现了小鼠大脑中这些髓磷脂形成细胞的新中枢功能。“我们发现少突胶质细胞不仅检测来自活跃神经纤维的信号，而且还通过立即加速葡萄糖(一种主要能量来源)的消耗来做出反应，”萨博说。通过这种方式，少突胶质细胞将富含能量的分子传递到快速放电的轴突，以支持其动态能量需求。

钾是激活少突胶质细胞的关键信号

为了了解电活性轴突如何与其周围的少突胶质细胞进行通信，研究人员研究了小鼠视神经，这是刺激和监测有髓轴突电活动的理想途径。为了触发轴突放电并观察少突胶质细胞如何响应这种活动，他们使用了微型生物传感器：工程蛋白质，用作分子变化的微观探测器。“使用各种化学物质和抑制剂，我们能够证明轴突在放电过程中释放的钾是激活少突胶质细胞的关键信号，”该研究的第一作者 Zoe Looser 说。

钾通道缺失导致神经纤维损伤

研究人员还发现了一种名为“Kir4.1”的特定钾通道，它是神经纤维和少突胶质细胞之间沟通的关键角色。为了研究它们的作用，研究小组使用了少突胶质细胞中缺乏这些通道的转基因小鼠。在这些小鼠中，被少突胶质细胞包围而没有这些钾通道的轴突显示出乳酸水平降低(葡萄糖代谢的关键副产品)，并且激活后乳酸激增的反应减弱。“这些变化与神经纤维中葡萄糖代谢的减少有关，并最终导致小鼠衰老时轴突严重损伤，”Looser 补充道。

年龄和疾病如何影响神经纤维健康

这些发现强调了少突胶质细胞在调节轴突内代谢过程中的重要作用，这对于维持健康的大脑连接至关重要。葡萄糖不仅为神经纤维提供能量，还支持针对氧化应激的保护机制。“少突胶质细胞功能障碍导致轴突葡萄糖代谢紊乱可能导致神经损伤，这是衰老和多种神经退行性疾病(如多发性硬化症和阿尔茨海默氏病)的一个问题，”艾曼·萨博(Aiman Saab)说。下一步是了解少突胶质细胞对葡萄糖的调节如何影响神经纤维的特定功能，特别关注衰老和神经系统疾病期间神经纤维的健康状况。